本公開內(nèi)容涉及用于生產(chǎn)清潔氫氣的方法，并且更具體地，涉及這樣的用于生產(chǎn)清潔氫氣的方法：該方法可以使用工業(yè)副產(chǎn)品經(jīng)濟地生產(chǎn)清潔氫氣并且可以通過將二氧化碳固定到碳酸鹽(礦物)中來有助于碳中和。
背景技術(shù)：
1、最近，隨著全球范圍內(nèi)與氣候變化相關(guān)的碳中和的目標的建立，氫氣(h2)受到越來越多的關(guān)注。其中，清潔氫氣是指這樣的氫氣：其中氫氣使用化石燃料生產(chǎn)，但生成的二氧化碳(co2)以捕獲或儲存其的方式去除而不是被釋放到大氣中，并且其被選為碳中和的主要手段之一。因此，為了生產(chǎn)清潔氫氣，需要捕獲和利用co2的ccus(carbon?capture,utilization,and?storage；碳捕獲、利用和儲存)技術(shù)。
2、目前，大多數(shù)氫氣生產(chǎn)通過對可能主要由甲烷構(gòu)成的天然氣進行重整來進行，并且這樣的方法可以大體上分為使用蒸汽或氧氣的方法。目前，大多數(shù)甲烷的重整使用蒸汽重整法，以及主要的反應(yīng)式如下：
3、cnhm+nh2o→(n+m/2)h2+nco(吸熱反應(yīng)，δh＝206kj/mol)
4、co+h2o→co2+h2(放熱反應(yīng)，δh＝-41kj/mol)
5、甲烷的蒸汽重整順序如下?？梢匀コ烊粴?原料)中含有的硫組分，并且可以通過使用蒸汽的重整反應(yīng)器生產(chǎn)包含氫氣和一氧化碳(co)的重整氣體。生成的重整氣體可以通過水-煤氣變換(water-gas?shift，wgs)反應(yīng)提高氫氣產(chǎn)率。同時，當(dāng)需要高純度氫氣時，可以利用諸如變壓吸附(pressure?swing?adsorption，psa)方法的純化方法。如從反應(yīng)中可以看出的，當(dāng)通過wgs反應(yīng)生產(chǎn)氫氣時可能生成co2。因此，co2需要被利用從而生產(chǎn)清潔氫氣。
6、同時，小蘇打(nahco3)可以用于多個領(lǐng)域例如食品、飼料、皮革、藥物等，并且可以通過可以使用co2進行生產(chǎn)的代表性ccus技術(shù)之一獲得。用于生產(chǎn)小蘇打的基本技術(shù)可以為索爾維法(solvay?process)，其可以在由海水中含有的nacl生產(chǎn)碳酸鈉和氯化鈣的過程中生產(chǎn)作為副產(chǎn)品的小蘇打。除了nacl之外，小蘇打還可以使用na2co3、naoh等來生產(chǎn)。此外，可以使用硫酸鈉(na2so4)。na2so4可以作為由工業(yè)生成的廢料的副產(chǎn)品大量生產(chǎn)。
7、煙道氣脫硫是指從鋼廠、熱電廠等排放的廢氣中去除硫(s)組分，特別是二氧化硫(so2)。隨著工業(yè)的發(fā)展，從各種工廠、熱電廠或焚化爐排放的諸如硫氧化物(sox)的有害氣體等造成嚴重的空氣污染并且在人體中引起各種疾病例如呼吸系統(tǒng)疾病、哮喘、肺癌等。目前，用于干法脫硫的脫硫劑可以包括小蘇打(nahco3)、活性炭、氫氧化鈣(ca(oh)2)等，并且在諸如小蘇打的脫硫劑的情況下，可以已知小蘇打當(dāng)噴灑在高溫廢氣上時使比表面積最大化，從而產(chǎn)生優(yōu)異的吸附和反應(yīng)效率。此時，可能生成硫酸鈉(na2so4)廢料作為脫硫處理的副產(chǎn)品。生成的na2so4可以通過填埋處理。此外，近來隨著電動車輛的普及已經(jīng)擴大，對鋰(用于二次電池的原料)的需求日益增加。鋰生產(chǎn)期間生成的主要副產(chǎn)品可以為二氧化硅(sio2)和硫酸鈉(na2so4)。預(yù)期隨著未來對鋰的需求增加，將產(chǎn)生的硫酸鈉副產(chǎn)品的量也將增加。因此，對于二次電池的供應(yīng)，應(yīng)預(yù)先開發(fā)可以回收硫酸鈉的技術(shù)，但未提供合適的方法。
8、因此，當(dāng)開發(fā)用于使用這樣的工業(yè)副產(chǎn)品經(jīng)濟地生產(chǎn)清潔氫氣的方法時，預(yù)期其廣泛應(yīng)用于相關(guān)領(lǐng)域。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、技術(shù)問題
2、本公開內(nèi)容的一個方面是提供可以確保環(huán)境友好性和經(jīng)濟可行性的用于生產(chǎn)清潔氫氣的方法，因為通過使用作為工業(yè)副產(chǎn)品產(chǎn)生的硫酸鈉和通過含甲烷的天然氣的蒸汽重整產(chǎn)生的二氧化碳來生產(chǎn)小蘇打和石膏(caso4)，而不需要用于處理工業(yè)副產(chǎn)品的次級成本。
3、技術(shù)方案
4、根據(jù)本公開內(nèi)容的一個方面，可以提供用于生產(chǎn)藍氫的方法，其包括：去除作為雜質(zhì)的硫的操作；通過使用蒸汽的重整反應(yīng)將含甲烷的氣體轉(zhuǎn)化成包含氫氣、co和co2的重整氣體的甲烷重整操作；對重整氣體進行水-煤氣變換(wgs)以獲得氫氣和二氧化碳的混合氣體的獲得操作；從混合氣體中分離氫氣和二氧化碳的分離操作；以及將分離的二氧化碳、硫酸鈉、氨和水混合的混合操作。
5、有益效果
6、本公開內(nèi)容由于使用由天然氣的重整反應(yīng)生成的二氧化碳，而可以生產(chǎn)清潔氫氣，并且還由于可以通過使用含有為副產(chǎn)品的硫酸鈉的廢料產(chǎn)品來生產(chǎn)小蘇打從而降低處理廢料的成本，而可以通過銷售小蘇打經(jīng)濟地操作。此外，通過將二氧化碳穩(wěn)定地固定為碳酸鹽(礦物)，由于二氧化碳的捕獲、利用和儲存(ccus)技術(shù)而可能存在有助于碳中和的效果。
1.一種用于生產(chǎn)清潔氫氣的方法，包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述混合操作包括以逆流方式將二氧化碳混合到通過將硫酸鈉溶液和氨水溶液混合而獲得的混合溶液中。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中所述硫酸鈉溶液通過硫酸鈉含量為30重量％或更大的含硫酸鈉的材料的固液分離來獲得。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中所述硫酸鈉溶液通過使用洗脫劑從含硫酸鈉的材料中進行固液分離來獲得。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中所述含硫酸鈉的材料和所述洗脫劑的質(zhì)量比為1:1.2至1:3。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中所述硫酸鈉溶液和所述氨混合成使得氨(nh3)/鈉(na+)的比率為0.8至1.5。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中所述混合操作在25℃或更高且低于100℃的溫度和7至10的ph的條件下進行。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中所述氨為含氨的混合溶液、混合氣體或固體。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括在所述甲烷重整操作之前，從所述含甲烷的氣體中去除作為雜質(zhì)的硫的操作。